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第三节ATP 的主要来源——细胞呼吸

一、细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化塘或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。

呼吸作用的实质：细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。

二、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式

材料：新鲜的食用酵母菌（单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都可以生存，属于兼性厌氧菌）

检测二氧化碳的产生：澄清石灰水变浑浊，溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。

检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。

实验注意：

1、培养液的配制：5%的葡萄糖溶液要煮沸再冷却使用。（杀死其他微生物）

2、无氧呼吸的酵母菌培养瓶，应该先封口一段时间再连接澄清石灰水的锥形瓶（使瓶内的原有氧气消耗完）

三、有氧呼吸

1、有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。

线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

2、一般地说，线粒体均匀的分布在细胞质中，但是活细胞中的线粒体可以定向的运动到代谢比较旺盛的部位。如：鸟类的胸肌，动物的心肌线粒体较多。

3、有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，反应方程式可以简写成：

总反应式：C6H12O6 +6O2+6H2O 6CO2 +12H2O +大量能量（38ATP）

第一阶段：细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸+4[H]+少量能量（2ATP）

第二阶段：线粒体基质 2丙酮酸+6H2O 6CO2+20[H] +少量能量（2ATP）

第三阶段：线粒体内膜 24[H]+6O2 12H2O+大量能量（34ATP）

概括的说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

这里的[H]是简化的表示，[H]是还原型的辅酶Ⅰ即NADH，是由氧化型辅酶ⅠNAD+

4、1mol葡萄糖彻底氧化分解产生大约2870kJ能量，其中1161左右转化到ATP中，剩余均以热能形式散发出去。

四、无氧呼吸

1、无氧呼吸的全过程可以概括为两个阶段，需要不同酶的催化，都在细胞质基质中进行。

2、无氧呼吸产生酒精：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量

第一阶段：细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸+4[H]+少量能量（2ATP）

第二阶段：细胞质基质 2丙酮酸+4[H] 2C2H5OH+2CO2

发生生物：大部分植物，酵母菌

3、无氧呼吸产生乳酸：C6H12O6 2乳酸+少量能量

第一阶段：细胞质基质 C6H12O6 2丙酮酸+4[H]+少量能量（2ATP）

第二阶段：细胞质基质 2丙酮酸+4[H] 2C3H6O3

发生生物：高等动物、乳酸菌、甜菜块根、马铃薯块茎、玉米胚（蛔虫和哺乳动物成熟红细胞只能无氧呼吸产生乳酸）

注意：微生物的无氧呼吸也叫发酵，生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵

五、有氧呼吸及无氧呼吸的能量去路

有氧呼吸：所释放的能量大部分以热能形式散失了，一部分用于生成ATP。

无氧呼吸：能量大部分储存于乳酸或酒精中，小部分用于生成ATP和热能。

六、有氧呼吸过程中氧的去路：水中的O都来自于氧气，二氧化碳和丙酮酸中的O来自葡萄糖

七、细胞呼吸的影响因素（外因）：

1、温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。

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2、氧气浓度：绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必须的酶。

四、恩格尔曼通过研究水绵和好氧细菌得出结论，氧气由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所。（课本100页）

五、光合作用的原理

1、光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

普利斯特利和英格豪斯发现，植物可以更新空气。

梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。

萨克斯遮挡一半植物叶片实验证明，光合作用的产物除氧气外还有淀粉。

鲁宾和卡门证明，光合作用释放的氧气来自水。（同位素标记法）

卡尔文碳原子同位素标记法发现，CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。

2、光合作用的过程： （熟练掌握课本P103下方的图）

总反应式：CO2+H2O （CH2O）+O2 ，其中（CH2O）表示糖类。

6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2

根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。

（1）光反应阶段：必须有光才能进行

场所：类囊体薄膜上

条件：光照、色素、酶、水、ADP、Pi

水的光解：2H2O O2+4[H]

ATP形成：ADP+Pi+光能 ATP

光反应中，光能转化为ATP中活跃的化学能

（2）暗反应阶段：有光无光都能进行

场所：叶绿体基质

条件：[H]、酶、ATP、CO2、C5

CO2的固定：CO2+C5 2C3

C3的还原：2C3+[H]+ATP （CH2O）+C5+ADP+Pi

暗反应中，ATP中活跃的化学能转化为（CH2O）中稳定的化学能

联系：光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi

五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用（详见步步高第11讲）

（1）光对光合作用的影响

①光的波长

叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。

②光照强度

植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加

③光照时间

光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。

（2）温度

温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光合速率降低。生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。

（3）CO2浓度

在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。生产上使田间通风良好，供应充足的CO2

（4）水分的供应当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶某某，暗反应受阻，光合作用下降。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。

六、化能合成作用

概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。

如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将CO2和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动.

举例：硝化细菌、硫细菌、铁细菌、氢细菌

自养型生物：绿色植物、光合细菌、化能合成性细菌

异养型生物：动物、人、大多数细菌、真菌

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